JPH11271738A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックライトを使用しながらガラスなどの絶
縁性透明基板の機械的強度をある程度保ちつつ、しかも
コスト高にならない構造で薄型の液晶表示素子を提供す
る。 【解決手段】 それぞれの表面に電極パターン３、４が
形成された２枚の絶縁性透明基板１、２と、２枚の絶縁
性透明基板１、２により挟持される液晶層８と、２枚の
絶縁性透明基板１、２の少なくとも一方の側面から光を
入射させる光源１５と、２枚の絶縁性透明基板１、２の
外表面側にそれぞれ設けられる偏光板９、１０とからな
り、前記２枚の絶縁性透明基板１、２の少なくとも一方
の外表面に凹凸部１ａ、２ａが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源を有する液晶表
示素子に関する。さらに詳しくは、バックライトのスペ
ースを縮小して薄型化し得る液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】透過型の液晶表示素子は、たとえば図５
に断面説明図が示されるような構造になっている。すな
わち図５において、ガラス基板１、２の一表面に電極パ
ターン３、４がそれぞれ形成されると共に、液晶分子を
一定の方向に配向させる配向膜５、６が設けられてい
る。２枚のガラス基板１、２は図示しないスペーサによ
り一定の間隙を保持しながら、前述の電極パターン３、
４が対向するように、周囲でシール剤７により貼着され
て、その間隙に液晶材料が注入されることにより液晶層
８が２枚のガラス基板１、２により挟持されている。さ
らに、ガラス基板１、２の外側にはそれぞれ偏光板９、
１０が設けられ、これらにより液晶パネル１１が形成さ
れている。そして、観察者と反対の背面側にバックライ
ト１２が設けられ、対向する電極パターン３、４に電圧
が印加されることにより、その間の液晶分子の配列方向
が変化し、偏光板９、１０の吸収軸の方向と共に光の透
過および不透過が制御され、画素ごとにオンオフされて
所望の表示がなされる。この構造で、ガラス基板の厚さ
は一般的に０.４〜１.１ｍｍ、偏光板の厚さが０.２５
ｍｍ程度あり、それぞれ２枚づつ設けられるため、液晶
パネル１１の厚さは１.２〜２.５ｍｍ程度になる。

【０００３】バックライト１２は、導光板の下側または
横側から電球（タングステンランプ）、蛍光灯、冷陰極
管（ＣＦＬ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）などによ
り直接光を導入したり、プラスチック導光板などにより
導入し、その表面に光拡散板などを設けてあらゆる方向
に光が放射されるように構成されたものや、箱の中にＬ
ＥＤが並べられてその上に拡散板などが設けられた構造
のものなどが使用され、その厚さは最も薄くしても約１
ｍｍ程度になる。

【０００４】一方、バックライトを設けないで、外部か
らの光を背面側で反射させて利用する反射型の液晶表示
素子もある。しかし、反射型の液晶表示素子は正面側か
ら光を入射する必要があるため、明るい場所でしか利用
することができない。この反射型の液晶表示素子で、た
とえば特開平６−２２２３５０号公報に記載されている
ように表示面側から入射した光を均一に反射させて視認
性をよくするために、背面側の絶縁性透明基板の外表面
またはその後ろの反射膜の表面に凹凸を形成する構造の
ものは開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の構造の液晶表示
素子では、液晶パネルの後ろ（背面）側にバックライト
が設けられているため、その厚さが少なくとも１ｍｍが
必要となり、バックライトと液晶パネルとを合せた全体
の厚さは２ｍｍ程度より薄くすることができない。その
ため、携帯情報端末器などでとくに要求されている薄型
軽量化を達成するためには、ガラス基板を薄くするしか
なく、０.４ｍｍ程度の厚さのガラス板が開発されてい
るが、コスト高になると共に、強度不足となり、僅かな
衝撃により破損するという問題がある。また、反射型の
液晶表示素子ではバックライトを使用しないため、薄く
することができるが、暗いところでは表示することがで
きないという問題がある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、バックライトを使用しながらガラスな
どの絶縁性透明基板の機械的強度をある程度保ちつつ、
しかもコスト高にならない構造で薄型の液晶表示素子を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、それぞれの表面に電極パターンが形成された２枚
の絶縁性透明基板と、該２枚の絶縁性透明基板により挟
持される液晶層と、該２枚の絶縁性透明基板の少なくと
も一方の側面から光を入射させる光源と、該２枚の絶縁
性透明基板の外表面側にそれぞれ設けられる偏光板とか
らなり、前記２枚の絶縁性透明基板の少なくとも一方の
外表面に凹凸部が形成されている。ここに側面とは、表
示面と直角方向の面、すなわち絶縁性透明基板の厚さ方
向の面を意味する。

【０００８】この構造にすることにより、バックライト
を液晶パネルの後ろ側に設けなくても、絶縁性透明基板
の側面から光を入射し、絶縁性透明基板により光が拡散
されて全面から均一な強度の光を放射し、絶縁性透明基
板が電極パターンや液晶層を保持すると共に導光板の役
目を果たす。そのため、バックライトを有しながら非常
に薄型の液晶表示素子となる。また、この構造にするこ
とにより、背面側に反射型の偏光板または反射板を設け
ることができるため、暗いところでは光源を利用しなが
ら、明るいところでは正面側の光を利用した反射型の液
晶表示素子として利用することができる。

【０００９】前記絶縁性透明基板に設けられる凹凸部の
表面に樹脂がコーティングされて平滑化されることによ
り、偏光板を貼り付ける際に気泡を包み込むことがな
く、見栄えを低下させない。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の液晶表示素子について説明をする。

【００１１】本発明による液晶表示素子は、その一実施
形態の断面説明図が図１に示されるように、液晶表示パ
ネル１１を構成する絶縁性透明基板１、２の少なくとも
一方の外表面に凹凸部１ａ、２ａが形成されると共に絶
縁性透明基板１、２の側面側に光源１５が設けられ、絶
縁性透明基板１、２の側面から入射した光を絶縁性透明
基板の凹凸部１ａ、２ａで乱反射させて、入射した光を
拡散し液晶層８に均等に放射する構造になっている。す
なわち、従来の電極パターン３、４や配向膜５、６を設
け、液晶層８を保持する機能の絶縁性透明基板１、２に
導光板の機能をもたせてバックライトを兼用させたもの
である。なお、図１において、７は２枚の絶縁性透明基
板１、２を貼着するシール剤、９、１０は絶縁性透明基
板１、２の外表面側にそれぞれ設けられている偏光板で
ある。

【００１２】絶縁性透明基板１、２は、従来と同様の
０.４〜１.１ｍｍ程度の厚さのガラス基板やプラスティ
ック基板などが用いられ、その一面に電極パターン３、
４が従来と同様のＩＴＯ膜、酸化スズ、酸化インジウム
などの透明導電膜により形成されている。さらに、その
電極パターン３、４上には、それぞれポリイミドなどか
らなる液晶分子を配向させる配向膜５、６が設けられ、
その一定間隙部に液晶層８が設けられることにより、液
晶パネル１１が形成されている。本発明の液晶パネル１
１では、図１に示されるように絶縁性透明基板１、２の
外表面側に凹凸部１ａ、２ａが形成されいる。

【００１３】凹凸部１ａ、２ａは、後述する光源１５か
らの光を拡散させて絶縁性透明基板１、２の表示面の全
面に均一に光が広がるようにするためのもので、凹凸部
１ａ、２ａの深さは０.２〜５μｍ程度の深さで形成さ
れる。この凹凸部１ａ、２ａはたとえばサンドブラスト
により形成される。サンドブラストにより凹凸部１ａ、
２ａを形成すれば、ローコストで凹凸部を形成すること
ができるため好ましい。サンドブラストの後にフッ酸な
どにより処理をすることにより、表面の凹凸を微細にす
ることができ、より一層均一に光を拡散させることがで
きると共に、偏光の乱れを防ぐことができるため好まし
い。この凹凸部１ａ、２ａは、絶縁性透明基板のうち、
表示面に相当する部分の面積のみに形成されればよい。
表示面以外では光が均一に拡散されていなくてもよく、
表示面以外で光を散乱させて減衰させない方が好まし
い。また、ＩＣチップを直接絶縁性透明基板上にマウン
トするタイプなどでは、そのＩＣチップをマウントする
部分は表示面に関係ないと共に、凹凸部があるとＩＣチ
ップをマウントするときに裏面からその位置を認識しに
くくなるため、表示面以外の部分には凹凸部は形成され
ていない方が好ましい。

【００１４】光源１５は、小形の液晶表示素子では、前
述のように、液晶パネル１１の厚さが２ｍｍ程度以下と
非常に薄くなるため、通常のＬＥＤチップを図１に示さ
れるように、直接液晶パネル１１の側面、すなわち絶縁
性透明基板１、２の両方に亘って貼り付けたり、図２に
示されるように、さらに小さいＬＥＤチップにより、ま
たはプラスチック導光板などにより一方の絶縁性透明基
板１の側壁からのみ光を導入する構成にしてしてもよ
い。プラスチック導光板で導入する場合、ＬＥＤチップ
に限らず、従来のタングステンランプや冷陰極管などを
用いることができ、これらを用いても液晶パネルの後ろ
側にバックライトを設ける必要がなく、表示パネル部を
薄型にすることができる。しかし、省電力の面からはＬ
ＥＤを用いることが好ましい。この場合、図２に示され
るように、前述の絶縁性透明基板に設ける凹凸部１ａ
は、その光が導入される側の一方の絶縁性透明基板１の
みに形成されればよい。また、図２に示される例では、
絶縁性透明基板１の両端部に光源１５が設けられている
が、光量が得られれば図１に示される例のように片側だ
けに設けられてもよい。なお、図２で他の部分は図１と
同じで、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。

【００１５】偏光板９、１０は、通常の偏光板を用いる
ことができるが、裏面（表示面の背面）側からバックラ
イトの光を透過させる必要がないため、裏面側の偏光板
９は、明るいところでは反射型として使用し、暗いとこ
ろではバックライトの光を透過させて使用するような場
合でも、半透過の偏光板を使用する必要がなく、反射型
の偏光板を使用することができる。この反射型の偏光板
は、透過型の偏光板とその裏面側にさらに設けられる反
射板との組合せで用いることもできるが、反射型の偏光
板を用いることにより、より薄型にすることができる。
いずれにしても、半透過型の偏光板を用いなくてもよい
ため、光源の光量が減衰することがなく、光源の光量を
小さくすることができ、省電力化することができると共
に、偏光板のコストを１０％程度下げることができる。
しかも、明るいところでは反射型として外光を利用する
ことができ、暗いところでは光源による透過光により所
望の表示をすることができる。

【００１６】本発明の液晶表示素子によれば、バックラ
イトを液晶パネルの裏面側に設けないで、絶縁性透明基
板に凹凸部を設けて、その側面から光源の光を導入して
絶縁性透明基板内で拡散してバックライトと絶縁性透明
基板とを共用している。すなわち、図３に光源１５と絶
縁性透明基板１の部分がその光路と共に示されているよ
うに、光源１５から絶縁性透明基板１内に導入された光
は反射型の偏光板９により所定方向の直線偏光のみが反
射すると共に、絶縁性透明基板１の外表面に設けられた
凹凸部１ａにより乱反射して絶縁性透明基板１内で拡散
され、その表面側の全面から均一な光が放射されて液晶
層内へ進む。そのため、バックライトを別途設ける必要
がなく、絶縁性透明基板として０.７ｍｍの厚さのガラ
ス板を用いても全体の厚さを１.９ｍｍ程度と薄くする
ことができ、機械的強度は弱くなるものの、０.４ｍｍ
厚のガラス板を用いれば、約１.３ｍｍ程度の厚さに薄
型化することができる。さらに、明るいところでは光源
を使用しないで反射型として利用することができると共
に、光源の光を半透明の偏光板により半分ロスする必要
がなく、非常に省電力の液晶表示素子となる。しかも、
半透明の偏光板より透明または反射型の偏光板を用いる
ことにより、偏光板のコストを低下させることができ
る。

【００１７】図４は本発明のさらに他の実施形態を示す
図である。すなわち、前述の例では、絶縁性透明基板１
に設けられた凹凸部１ａ上に直接偏光板９が貼着されて
いたが、偏光板９を直接凹凸部１ａ上に貼着するとその
凹部に気泡がたまり、表示面の画像を観察するとき見栄
えが悪くなり、表示品位が低下する。図４に示される例
は、このような問題を解決するためのもので、凹凸部１
ａの表面に樹脂膜１６を設けてその表面を平滑化し、そ
の平滑化された表面に偏光板９が貼着されている。

【００１８】樹脂膜１６は、たとえばアクリル樹脂（Ｐ
ＭＭＡ）やポリカーボネートなどの透明な樹脂を用いる
ことができる。また、このコーティング方法は、たとえ
ば図４（ｂ）に示されるように、ヘラ１７などにより樹
脂１８を移動させるブレード法、スクリーン印刷法、ス
プレーなどにより噴射させる噴霧方式などを採用するこ
とができる。要は光を透過させる樹脂を表面が平坦にな
るように塗布することができればよい。

【００１９】このような構造にすることにより、凹凸部
の気泡はなくなり、平坦面に偏光板を貼着すればよいた
め、気泡を抱え込むことがなく、気泡（泡がみ）の発生
を防止することができ、表示特性を向上させることがで
きる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、バックライトを有しな
がらバックライトの厚さをなくすることができ、非常に
薄型の液晶表示素子が得られる。しかも、明るい所では
光源を使用しないで、反射型の液晶表示素子として使用
することができるにも拘らず、半透明の偏光板を使用す
る必要がなく、光源の光量を低く抑えることができて省
電力化することができると共に、大幅なコストダウンを
達成することができる。その結果、非常に薄型で省電力
の液晶表示素子を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一実施形態の断面説明
図である。

【図２】図１の液晶表示素子の変形例を示す断面説明図
である。

【図３】本発明の絶縁性透明基板が有するバックライト
機能の説明図である。

【図４】本発明の液晶表示素子の他の実施形態の断面説
明図である。

【図５】従来の透過型の液晶表示素子の断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 絶縁性透明基板 １ａ、２ａ 凹凸部 ３、４ 電極パターン ８ 液晶層 ９、１０ 偏光板 １５ 光源 １６ 樹脂膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれの表面に電極パターンが形成さ
   れた２枚の絶縁性透明基板と、該２枚の絶縁性透明基板
   により挟持される液晶層と、該２枚の絶縁性透明基板の
   少なくとも一方の側面から光を入射させる光源と、該２
   枚の絶縁性透明基板の外表面側にそれぞれ設けられる偏
   光板とからなり、前記２枚の絶縁性透明基板の少なくと
   も一方の外表面に凹凸部が形成されてなる液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】 前記絶縁性透明基板に設けられる凹凸部
   の表面に樹脂がコーティングされて平滑化されてなる請
   求項１記載の液晶表示素子。